Giáo trình kim loại thiết bị nhiệt P2

Chia sẻ: Tai Tieu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

163
lượt xem 44
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần lớn các dạng gia công nhiệt luyện nằm ở giai đoạn cuối của quá trình sản xuất cơ khí . Sản phẩm cơ khí có thể tiến hành mạ , mài chính xác .. . ..

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình kim loại thiết bị nhiệt P2

Kho¶ng (4 - 5)% c¸c nguyªn tè hîp kim. Sö dông chñ yÕu trong chÕ t¹o nåi h¬i , c¸c ®−êng èng dÉn h¬i ... NhiÖt ®é lµm viÖc < (500 - 600) oC Pha chÝnh lµ dung dÞch r¾n α + pha d− c¸c-bÝt Giíi h¹n bÒn d·o lµ ®Æc tÝnh chñ yÕu cña lo¹i thÐp nµy. (Giíi h¹n bÒn d·o lµ víi biÕn d¹ng ch¶y 1% sau thêi gian nhÊt ®Þnh 10.000 h; 100.000 h; 200.000 h; ... • Thµnh phÇn ho¸ häc mét sè thÐp pÐclÝt: (G.465) C Cr Mo V 12MX (12MoCr) 0,09 -0,16 0,4 -0,6 0,40 - 0,6 12XMφ(12CrMoV) 0,08 -0,15 0,4 - 0,6 0,25 - 0,35 0,15- 0,30 12XM (12CrMo) 0,09 -0,16 0,8 -1,1 0,40 - 0,60 12X1Mφ (12Cr1MoV) 0,08 -0,15 0,9 -1,2 0,25 - 0,35 0,15- 0,30 • V× %C
Nhãm M (m¸ctenÝt ) [12] trang 465) 12X2MφCP (12Cr2MoVSiB) 0,08-0,15 1,6-1,9 0,5-0,7 0,2-0.35 12X2Mφb (12CrMoNb) 0,08-0,12 2,1-2,6 0,5-0,7 0,2-0.35 X5Bφ (Cr5WV) 0,15 4,0-6,0 0,4-0,6 Nhãm M+F [12] trang 465) M¸c thÐp C Cr Mo V Nb 15X11Mφ (15Cr11MoV) 0,12-0,19 10,0-11,5 0,6-0,8 0,25-0,4 1X12BHMφ(1Cr12WniMoV) 0,12-0,18 11,0-13 0,50,7 0,15-0,3 0,7-1,1 1X12B2Mφ (1Cr12W2MoV) 0,10-0,17 11,0-13 0,6-0,9 0,15-0,35 1,7-2,2 • §©y lµ mét d¹ng thÐp kh«ng rØ cã thªm c¸c nguyªn tè ho¸ bÒn nh− : W, Mo, V • Nh÷ng thÐp nµy cã ®é bÒn nhiÖt vµ tÝnh æn ®Þnh nhiÖt (chÞu nhiÖt) cao do nhiÖt ®é kÕt tinh l¹i ®−îc n©ng cao vµ pha c¸c-bÝt M23C6 cÇu ho¸ chËm h¬n M3C (XªmentÝt). • Silic chèng ram tèt nªn n©ng cao ®−îc tÝnh bÒn nãng. (40X10C2M, 40X9C2). • Nhãm nµy th−êng dïng cho c¸c chi tiÕt lµm viÖc ë nhiÖt ®é 550...600 oC 40X10C2M, 40X9C2 th−êng lµm xup¸p x¶ «t«. • C¸c nguyªn tè W, Mo, V, X 12 % lµm t¨ng ®é bÒn nhiÖt §é bÒn nhiÖt cña mét sè thÐp [12](trang 466 ) σb/ (100.000 h ) KG/mm2 o NhiÖt ®é Lµm viÖc 400 450 500 550 600 650 700 C PÐclÝt 1%Cr0,5%Mo) 16 10 5 - - - - Martenxits 12%Cr1%MoVW - - 20 15 6 - - ¤stenÝt 1%Cr13%Ni0,5%Nb - - - 16 10 8 4 o NhiÖt luyÖn : T«i T = 1050...1150 C o Ram T = 650... 750 C Chó ý : • ThÐp F - M x¶y ra dßn ë nhiÖt ®é T = 475 oC lµ hiÖn t−îng dßn khi nung l©u trong vïng 450 - 500 oC lµm h¹n chÕ viÖc sö dông thÐp nµy ®èi víi c¸c chi tiÕt chÞu t¶i lín . • Dßn nhiÖt 475-kh¸c víi dßn ram ë chæ ®é dai va ®Ëp gi¶m ®ét ngét, khi dßn -475, kÌm theo t¨ng ®é bÒn , gi¶m kh¶ n¨ng chÞu ¨n mßn, gi¶m tÝnh æn ®Þnh ho¸ häc ... • Dßn 475 cã tÝnh thuËn nghÞch , tøc lµ tÝnh dÎo cã thÓ phôc håi b»ng c¸ch ram thÐp ë nhiÖt ®é 600-650 oC vµ lµm nguéi trong dÇu . ( Nguyªn nh©n do ph©n huû dung dÞch r¾n Fe-Cr víi sù tiÕt ra pha dßn giµu Cr kiÓu siªu cÊu tróc trËt tù ) Nhãm 1 : ThÐp kh«ng ho¸ bÒn b»ng nhiÖt luyÖn Tæ chøc hoµn toµn γ (Ostenit ) X18H9, X18H10T ... NLuyÖn T«i ë T = 1050-1100 oC trong n−íc hoÆc trong kh«ng khÝ 28
Ram æn ®Þnh ë T = 750 oC Nhãm 2 : ThÐp ho¸ bÒn ®−îc b»ng nhiÖt luyÖn o T«i . . . . . T = 1050 -1100 C o Ram . . . . . T = 600 - 750 C T¨ng bÒn & t¨ng cøng do tiÕt ra pha ho¸ bÒn C¸c-BÝt, NitrÝt, c¸c pha liªn kim lo¹i,c¸c pha nµy cã ®é ph©n t¸n cao quan hÖ liÒn m¹ng víi pha nªn g©y sai lÖch m¹ng , kÕt qu¶ lµm t¨ng bÒn. Nh−îc ®iÓm cña nhãm thÐp nµy lµ : * Dßn nhiÖt khi nung ë nhiÖt ®é 550-600 oC * Dßn nhiÖt lµm gi¶m ®é dai va ®Ëp kÌm theo thay ®æi tÝnh dÎo, ®é bÒn l©u. Nguyªn nh©n do sù ph©n huû dung dÞch r¾n qu¸ b·o hoµ γ theo biªn giíi h¹t & tiÕt ra pha denta “ σ ” kiÓu Fe-Cr §é bÒn tøc thêi cña mét sè thÐp nhãm nµy [12] (trang472) M¸c thÐp σB σ100 σ1000 T= 600 700 800 600 700 600 700 1X18H10T 35 30 25 25 12 20 10 KG/mm2. X18H12b 38 33 28 28 15 22 12 KG/mm2 1X14H18B2bP 45 42 - 35 24 28 17 KG/mm2 1X14H18B2b 45 38 - 35 24 30 18 KG/mm2 Thµnh phÇn mét sè thÐp bÒn nhiÖt ¤stenÝt [12] (471) C Cr Ni W Ti Nb 1Cr14Ni16Nb 0,07-0,12 13-15 14-17 0,9-1,3 1Cr14Ni18W2Nb 0,07-0,12 13-15 18-20 2,0-2,7. 0,9-1,3 Cr18Ni10Ti 0,12 17-19 9-11 0,5-0,7 Cr18Ni12Ti 0,12 17-19 11-13 0,5-0,7 0Cr18Ni12Nb 0,12 -/- 11-13 Si = 8% 1,2 C Cr Ni Cr25Ni20Si2 0,12 24-27 18-21 4Cr12Ni8Mn8MoVNb 0,34-0,40 11-13,5 7-9 V=1.2-1.5 1,1-1,4Nb Cr12Ni20Ti3 0,10 10-12,5 18-21 Ti(2,6-3,2) ThÐp nµy dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c sup¸p ®éng c¬, c¸nh tuèc bin khÝ, c¸c chi tiÕt chÞu nãng cña c¸c ®éng c¬ ph¶n lùc vµ cho c¸c chi tiÕt lµm viÖc ë nhiÖt ®é 600-700 o C . TÊt c¶ c¸c thÐp nµy cã chøa Cr, Ni vµ c¸c nguyªn tè kh¸c g©y ho¸ bÒn TÝnh chÊt cña thÐp ostenit bÒn nhiÖt * BÒn nhiÖt , chÞu nhiÖt cao, dÎo; * Cã tÝnh hµn tèt , nh−ng mèi hµn dßn cÇn ph¶i nhiÖt luyÖn sau khi hµn. * HÖ sè gi¶n në nhiÖt lín; * Gia c«ng ¸p lùc vµ c¾t gät khã h¬n lo¹i thÐp PÐclÝt vµ MartenxÝt 29
* Dßn ë T 550-600 oC * TÝnh bÒn nhÞªt cao do cÊu tróc m¹ng tinh thÓ lËp ph−¬ng diÖn t©m, sÝt chÆt h¬n, liªn kÕt bÒn nhiÖt ®é kÕt tinh l¹i cao . 2.5.5 ThÐp Hîp kim bÒn nhiÖt Ni-Co C Cr Ni Al Mo W Ti Hîp kim c¬ së s¾t : CrNi35Wti) 0.12 14-16 34-38 - - 2.8-3.5 1.1-1.5 CrNi35WTiAl 0.08 14-16 33-37 0,7-1,4 - 2.8-3.5 2.4-3.2 Hîp kim c¬ së lµ c« ban Co 0.35-0.45 18-21 18-22 3.5 - 5.8 3.8-5.8 0.20-0.35 25-30 1.5-3.5 4.5 -6.5 NhiÖt ®é lµm viÖc cña thÐp bÒn nhiÖt ngµy cµng t¨ng : 1946 510 - 650 oC 1954 730 790 oC 1966 780 950 oC HiÖn nay nhiÖt ®é lµm viÖc cña mét sè hîp kim trªn 2000 oC Ph¹m vi øng dông : • ChÕ t¹o c¸c tuèc bin vµ ®éng c¬ ph¶n lùc • NhiÖt ®é lµm viÖc 700 - 900 oC • C¸c lo¹i vËt liÖu chñ yÕu lµ HK Ni - Co cßn c¸c HK trªn c¬ së s¾t kh«ng lµm viÖc ë nhiÖt ®é cao d−îc. • HK Ni - Cr cã c¬ tÝnh thÊp, kh«ng ho¸ bÒn b»ng nhiÖt luyÖn ®−îc th−êng dïng lµm d©y ®iÖn trë X20H80, X15H60 2.5.6 øng dông c¸c lo¹i vËt liÖu chÞu nhiÖt bÒn nhiÖt ThÐp chÕ t¹o xu p¸p B¶ng 2 - 2[2] (trang 349) Liªn x« ViÖt Nam 45 C45 Xu p¸p chÞu t¶i nhÑ 40X 40Cr Xup¸p n¹p X9C2 45CrSi34 Xup¸p van n¹p chÞu t¶i träng nÆng vµ trung b×nh 50X20 X50CrMnNiN22.9 Xup¸p x¶ trong ®éng c¬ B¶ng 2 - 3 M¸c thÐp NhiÖt ®é lµm viÖc Cr17Ni13Mo2Ti TiÕp xóc víi phèt pho nãng Cr6Si, 1Cr13, vµ m«i tr−êng axit Cr25Ni20Si2 Ch/tiÕt tuèc bin, èng nåi h¬i 2Cr13, 1Cr13 C¸nh tuèc bin h¬i, sup¸p ,van, vÝt, èng 500 oC 1Cr11MoV C¸nh tuèc bin h¬i 550 oC 1Cr14Ni16NbB èng h¬i cã ¸p lùc cao 650-700 oC CrNi70WmoTiAl C¸nh tuèc bin 800 - 850 oC ThÐp bÒn nhiÖt dïng cho bu l«ng vµ ®ai èc B¶ng 2 - 4 30
M¸c thÐp NhiÖt ®é oC §é bÒn nhiÖt C35 350 - 450 221 - 70 C45 350 - 450 221 - 70 19Mn5 400 - 500 170 - 40 15Mo3 450 - 500 220 - 120 20CrMo13 500 - 600 210 - 40 Ch−¬ng 3 : C¸c ph−¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn 3.1. Kh¸i niÖm chung vÒ nhiÖt luyÖn Qu¸ tr×nh gia c«ng kim lo¹i th−êng cã ba giai ®o¹n chÝnh: 1. Qu¸ tr×nh luyÖn kim lµ giai ®o¹n ®Çu nh»m chÕ t¹o ra c¸c kim lo¹i vµ hîp kim kh¸c nhau. 2. Qu¸ tr×nh chÕ t¹o ph«i, gia c«ng c¬ vµ c¸c d¹ng gia c«ng kh¸c ®Ó chÕ t¹o chi tiÕt m¸y. 3. NhiÖt luyÖn lµ qu¸ tr×nh lµm thay ®æi nh÷ng tÝnh chÊt cÇn thiÕt cho vËt liÖu theo yªu cÇu sö dông tr−íc hoÆc sau khi gia c«ng. PhÇn lín c¸c d¹ng gia c«ng nhiÖt luyÖn n»m ë giai ®o¹n cuèi cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c¬ khÝ. S¶n phÈm c¬ khÝ cã thÓ tiÕn hµnh m¹, mµi chÝnh x¸c,... ®Ó nhËn ®−îc s¶n phÈm theo yªu cÇu. NhiÖt luyÖn gi÷ vai trß rÊt quan träng trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c¬ khÝ. Nhê cã nhiÖt luyÖn mµ ta cã thÓ t¹o cho vËt liÖu nh÷ng tÝnh chÊt ®Æc biÖt, lµm cho tuæi thä ®−îc n©ng cao, kÝch th−íc chi tiÕt ®−îc thu nhá, chÊt l−îng s¶n phÈm ®−îc t¨ng lªn, n©ng cao hiÖu qu¶ sö dông, h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm, t¨ng hiÖu qu¶ kinh tÕ. 3.1.1. §Þnh nghÜa : NhiÖt luyÖn lµ mét qu¸ tr×nh gia c«ng nhiÖt bao gåm 3 qu¸ tr×nh : nung nãng chi tiÕt ®Õn nhiÖt ®é cao, gi÷ nhiÖt ®é ®ã mét thêi gian nhÊt ®Þnh sau ®ã lµm nguéi ë tr¹ng th¸i r¾n víi nh÷ng tèc ®é theo yªu cÇu . 3.1.2.C¸c yÕu tè quan träng khi nhiÖt luyÖn : 1. NhiÖt ®é nung cao nhÊt mµ ph−¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn yªu cÇu; 2. Tèc ®é nung nãng øng víi c¸c kho¶ng thêi gian vµ nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh; 3. Thêi gian gi÷ nhiÖt t¹i nhiÖt ®é ®· x¸c ®Þnh; 4. Tèc ®é lµm nguéi øng víi c¸c giai ®o¹n lµm nguéi; NhiÖt ®é o C 2 3 H×nh 3-1 S¬ ®å qu¸ tr×nh nhiÖt luyÖn 1 Thêi gian (giê) 31
1 - Giai ®o¹n nung nãng 2 - Gia ®o¹n gi÷ nhiÖt; 3 - Giai ®o¹n lµm nguéi NhiÖt ®é nung lµ nhiÖt ®é cao nhÊt mµ qu¸ tr×nh ph¶i ®¹t ®−îc. Thêi gian gi÷ nhiÖt lµ thêi gian cÇn thiÕt ®Ó duy tr× chi tiÕt t¹i nhiÖt ®é nung ®· x¸c ®Þnh nh»m ®¶m b¶o cho c¸c qu¸ tr×nh biÕn ®æi kim lo¹i. Tèc ®é lµm nguéi lµ tèc ®é gi¶m nhiÖt ®é theo thêi gian ( oC/s ) 3.1.3. Môc ®Ých cña nhiÖt luyÖn : lµm thay ®æi tæ chøc cÊu t¹o cña kim lo¹i ®Ó nhËn ®−îc c¸c tÝnh chÊt theo yªu cÇu. 3.1.4. ý nghÜa : NhiÖt luyÖn lµ kh©u kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong ngµnh c¬ khÝ vµ luyÖn kim hiÖn ®¹i. Nhê cã nhiÖt luyÖn ta cã thÓ t¹o ra c¸c tÝnh chÊt ®Æc biÖt cña hîp kim t¹o ®iÒu kiÖn cho c¸c qu¸ tr×nh gia c«ng tiÕp theo ®−îc dÔ dµng vµ n©ng cao kh¶ n¨ng lµm viÖc cña c¸c chi tiÕt m¸y. 3.2. §iÒu kiÖn nhiÖt luyÖn §Ó tho¶ m·n c¸c yªu cÇu trªn kh«ng ph¶i tÊt c¶ c¸c kim lo¹i ®Òu nhiÖt luyÖn ®−îc mµ chØ cã nh÷ng vËt liÖu m·n c¸c yªu cÇu sau : 1. Khi nung nãng, gi÷ nhiÖt vµ lµm nguéi kim lo¹i ph¶i cã qu¸ tr×nh chuyÓn biÕn thï h×nh. 2. Khi lµm nung nãng hay lµm nguéi, th× kim lo¹i hoÆc hîp kim tuy kh«ng thay ®æi vÒ tæ chøc, nh−ng do ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é khi nhiÖt luyÖn lµm cho tæ chøc kim lo¹i tõ tr¹ng th¸i kh«ng æn ®Þnh trë l¹i tr¹ng th¸i æn ®Þnh h¬n. 3. Trong ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh lµm thay ®æi l−îng hoµ tan cña mét sè nguyªn tè nµo ®ã hoÆc c¸c nguyªn tè kim lo¹i kh¸c cã thÓ x©m nhËp vµo chi tiÕt m¸y lµm thay ®æi thµnh phÇn ho¸ häc cña kim lo¹i hay hîp kim, do ®ã lµm thay ®æi c¬ tÝnh, lý tÝnh vµ ho¸ tÝnh cña kim lo¹i hay hîp kim. Gi¶n ®å tr¹ng th¸i Fe - C T oC Pha L+¤ ¤ A+X+L X +L ¤+X F+ P+X P + X +L X +L 32 0 0,8 2,14 4,3 6,67 %C
H×nh 3-2 Gi¶n ®å tr¹ng th¸i s¾t - c¸c bon Hîp kim s¾t - c¸cbon : lµ gang, thÐp vµ c¸c hîp kim kh¸c. Gi¶n ®å tr¹ng th¸i Fe - C sÏ cung cÊp cho ta nh÷ng kh¸i niÖm vÒ cÊu tróc cña hîp kim Fe - C vµ cô thÓ lµ gang, thÐp . Trong thùc tÕ kh«ng dïng lo¹i hîp kim cã %C ≥ 6,67 % do ®ã ta nghiªn cøu trong giíi h¹n C
3. T¨ng tÝnh dÎo hay phôc håi tÝnh dÎo cña thÐp sau khi c¸n nguéi. 4. Lµm ®ång ®Òu thµnh phÇn ho¸ häc trong thÐp ; 5. ChuÈn bÞ tæ chøc kim lo¹i ®Ó t«i. b. C¸c ph−¬ng ph¸p ñ : ñ hoµn toµn ( kÕt tinh l¹i hoµn toµn) : Lµ qóa tr×nh nung thÐp ®Õn nhiÖt ®é cao h¬n ®iÓm A3 gi÷ nhiÖt ®é mét thêi gian sau ®ã lµm nguéi chËm ®Õn kho¶ng 300oC, lÊy ra khái lß, tiÕp tôc lµm nguéi trong kh«ng khÝ. Môc ®Ých cña ñ hoµn toµn lµ lµm cho tæ chøc nhá h¹t vµ ph©n bè t−¬ng ®èi ®Òu, nhê vËy c¬ tÝnh t¨ng. MÆt kh¸c do nguéi chËm nªn ®é cøng thÊp vµ cã tæ chøc pÐc - lit æn ®Þnh do ®ã dÔ c¾t gät, øng suÊt bªn trong nhá, t¹o nªn tæ chøc tèt cho kh©u t«i tiÕp theo. S¬ ®å qu¶ tr×nh ñ hoµn toµn Kho¶ng nhiÖt ®é ñ Ac3 Ac3 Acm Ac1 Ac1 t (thêi gian) t (thêi gian) H×nh 3-3 S¬ ®å qu¸ tr×nh c«ng nghÖ ñ kim lo¹i ñ kh«ng hoµn toµn : ñ kh«ng hoµn toµn lµ qu¸ tr×nh nung thÐp ®Õn nhiÖt ®é gi÷a Ac1vµ AC3 , gi÷ nhiÖt sau ®ã lµm nguéi chËm. + Môc ®Ých: khö öng suÊt bªn trong do qu¸ tr×nh gia c«ng nãng sinh ra , lµm gi¶m ®é cøng t¨ng ®é dÎo, t¨ng c¬ tÝnh , dÔ c¾t gät. Ngoµi ra cßn cã mét sè ph−¬ng ph¸p ñ kh¸c : ñ thÊp, ñ cÇu ho¸, ñ ®¼ng nhiÖt, ñ khuyÕch t¸n, ... 3.4.2 Th−êng ho¸ : Kh¸i niÖm : Lµ ph−¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn, nung thÐp ®Õn nhiÖt ®é chuyÓn biÕn pha trªn ®−êng Ac3 hay trªn Acm + ( 30 ... 50o C) , gi÷ nhiÖt ®é ®ã mét thêi gian , sau ®ã lµm nguéi ngoµi kh«ng khÝ. ( Thùc chÊt lµ mét d¹ng ñ ®Æc biÖt nh−ng tèc ®é ñ ë ®©y cao h¬n ph−¬ng ph¸p ñ th−êng). Môc ®Ých : + Khö øng suÊt ; + Lµm nhá h¹t vµ ®ång ®Òu tæ chøc, + C¶i thiÖn c¸c tæ chøc xÊu nh− tæ chøc xementÝt, FerÝt h¹t to , tæ chøc VÝtmantÝt...) 34
+ ChuÈn bÞ tæ chøc cho kh©u nhiÖt luyÖn tiÕp theo, th−êng ho¸ ( Còng cã thÓ lµ kh©u nhiÖt luyÖn cuèi cïng ) T oC T oC Kho¶ng nhiÖt ®é th-êng Ac3 Ac3 Acm Ac1 Ac1 t (thêi t (thêi i ) H×nh 3-4 S¬ ®å qu¸ tr×nh c«ng nghÖ th−êng ho¸ 3.4.3. T«i thÐp a. Kh¸i niÖm : lµ qóa tr×nh nung thÐp tíi nhiÖt ®é chuyÓn biÕn pha : ThÐp tr−íc cïng tÝch To = Ac3 + 30-50 oC ;ThÐp sau cïng tÝch To = Ac1 + 30-50 oC sau ®ã gi÷ nhiÖt vµ lµm nguéi nhanh trong c¸c m«i tr−êng lµm nguéi, ®Ó ng¨n c¶n kh«ng cho ¤ stenÝt chuyÓn thµnh pÐclÝt mµ chuyÓn thµnh m¸c ten xÝt cã tæ chøc kh«ng c©n b»ng víi ®é cøng cao. Cã thÓ t«i thÐp trong mét m«i tr−êng, t«i trong hai m«i tr−êng, t«i ph©n cÊp, t«i ®¼ng nhiÖt, t«i toµn bé, t«i bé phËn ( nh− t«i bÒ mÆt) , ... T Kho¶ ng nhiÖt Ac3 Ac3 Ac Ac1 Ac1 t (thêi t (thêi H×nh 3-5 S¬ ®å qu¸ tr×nh c«ng nghÖ t«i thÐp b. Môc ®Ých + T¨ng ®é cøng vµ tÝnh chÞu mµi mßn cña vËt liÖu; + ChuÈn bÞ cho kh©u nhiÖt luyÖn tiÕp thÐp nh− ram, ®Ó ®¹t ®−îc nh÷ng tÝnh chÊt theo yªu cÇu. 3.4.5 Ram thÐp a. Kh¸i niÖm : Ram thÐp lµ qu¸ tr×nh nung thÐp ®· t«i ®Õn nhiÖt ®é thÊp h¬n nhiÖt ®é chuyÓn biÕn pha ( T < A c1 ) , sau ®ã gÜ− nhiÖt råi lµm nguéi ®Ó m¸c ten xÝt vµ « 35
stenit d− ph©n ho¸ thµnh c¸c tæ chøc thÝch hîp víi c¸c ®iÒu kiÖn lµm viÖc. Ram lµ thao t¸c b¾t buéc ®èi víi thÐp sau khi t«i. b. Môc ®Ých • Lµm æn ®Þnh tæ chøc cña thÐp ®· t«i; • C¶i thiÖn c¬ tÝnh cho thÐp ( lµm gi¶m mét Ýt ®é cøng, t¨ng tÝnh dÎo cho thÐp) ; • Khö øng suÊt d− do qu¸ tr×nh t«i sinh ra c. C¸c ph−¬ng ph¸p ram + Ram thÊp : T = 150 - 250 oC + Ram thÊp : T = 300 - 450 oC + Ram thÊp : T = 500 - 650 oC Ram lµ mét trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p quyÕt ®Þnh ®Õn c¬ tÝnh cña thÐp. 3. 5 S¬ ®å tæng hîp qu¸ tr×nh nhiÖt luyÖn T oC 1100 ñ khuÕch t n (®ång 1000 Th-êng ho¸ 1147 oC T«i Ac3 ñ kh«ng hoµn Acm Ac1 ñ thÊp t (thêi i ) %C H×nh 3-6 S¬ ®å tæng qu¸t mét sè ph−¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn chñ yÕu 3. 6 Ho¸ nhiÖt luyÖn 3.6.1 Kh¸i niÖm §©y lµ mét ph−¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn ®Æc biÖt mµ thùc chÊt cña nã lµ nung thÐp ®Õn nhiÖt ®é cao ( ®Õn vïng tån t¹i O stenit ) råi cho mét sè nguyªn tè ( c¸cbon, ni t¬,... ) x©m nhËp vµo bÒ mÆt cña vËt liÖu, kÕt qu¶ lµm thay ®æi thµnh phÇn ho¸ häc líp bªn ngoµi cña vËt liÖu. Sau ®ã tiÕn hµnh nhiÖt luyÖn ®Ó nhËn ®−îc nh÷ng tÝnh chÊt theo yªu cÇu. So víi ph−¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn th«ng th−êng th× ®©y lµ ph−¬ng ph¸p cã lµm thay ®æi thµnh phÇn ho¸ häc trªn nh÷ng bÒ mÆt cÇn thiÕt cña thÐp, do vËy lµm thay ®æi c¬ tÝnh trªn bÒ mÆt so víi c¬ tÝnh bªn trong cña chi tiÕt. C¸c giai ®o¹n cña ho¸ nhiÖt luyÖn 1. Giai ®o¹n ph©n ho¸ : lµ qu¸ tr×nh ph©n huû c¸c ph©n tö ®Ó t¹o nªn c¸c nguyªn tö cã ho¹t tÝnh ho¸ häc m¹nh vµ cã kh¶ n¨ng khuyÕch t¸n vµo bÒ mÆt cña chi tiÕt cÇn thÊm. 2. Qu¸ tr×nh hÊp thô vµo bÒ mÆt kim lo¹i ®Ó t¹o nªn sù chªnh lÖch vÒ nång ®é trªn bÒ mÆt vµ bªn trong vËt thÓ. 36
3. Qu¸ tr×nh khuyÕch t¸n - c¸c nguyªn tö ho¹t tÝnh ë líp hÊp thô sÏ ®i s©u vµo bªn trong chi tiÕt theo c¬ chÕ khuyÕch t¸n, t¹o nªn chiÒu dµy líp thÊm cÇn thiÕt. Qu¸ tr×nh thÊm phô thuéc : nhiÖt ®é thÊm, thêi gian vµ mét sè yÕu tè kh¸c nh− chÊt l−îng bÒ mÆt, vËt liÖu thÊm, chÊt xóc t¸c,... NhiÖt ®é thÊm cµng cao th× chuyÓn ®éng nhiÖt cña c¸c nguyªn tö cµng m¹nh, tèc ®é khuyÕch t¸n cµng lín, lµm cho qu¸ tr×nh thÊm nhanh chãng ®¹t ®−îc chiÒu dµy thÊm. T−¬ng tù, thêi gian thÊm cµng l©u chiÒu dµy líp thÊm cµng t¨ng. C¸c ph−¬ng ph¸p thÊm Tuú theo lo¹i nguyªn tè x©m nhËp vµo vËt liÖu mµ ta cã c¸c ph−¬ng ph¸p thÊm hay nhuém mµu nh− : + ThÊm c¸c bon; thÊm nit¬; thÊm c¸cbon - Nit¬ + ThÊm kim lo¹i : ThÊm nh«m, thÊm Si, ... §Æc ®iÓm : + Kh«ng phô thuéc h×nh d¸ng cña ph«i; + Cã sù kh¸c nhau c¶ vÒ cÊu tróc vµ thµnh phÇn kim lo¹i ë vïng bªn trong vËt thÓ vµ trªn bÒ mÆt cu¶ nã. ThÊm c¸c bon lµ ph−¬ng ph¸p ®−îc sö dông kh¸ réng r·i ë n−íc ta. Sau ®©y ta lµm quen chñ yÕu víi ph−¬ng ph¸p nµy . ThÊm c¸cbon cã thÓ thùc hiÖn ë thÓ r¾n hay thÓ khÝ, thÓ láng. 3.6.2 ThÊm c¸c bon ë thÓ r¾n ChÊt thÊm ®−îc dïng lµ c¸c bon ë thÓ r¾n nh− than hoa, than gç, ... trén lÉn víi mét sè chÊt kÝch thÝch nh− BaCO3, Na2CO3, K2CO3, ... HiÖn nay ng−êi ta cßn dïng axªt¸t natri ( CH3COONa.3H2O) th× hiÖu qu¶ thÊm cao h¬n c¸c chÊt kÝch thÝch trªn nh−ng gi¸ thµnh cßn cao. Yªu cÇu ®èi víi chÊt thÊm c¸c bon 1. Cã t¸c dông thÊm c¸cbon m¹nh ë mét nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh. c¸c bon ®−îc thÊm vµo chi tiÕt theo mét tèc ®é ®Òu, ®¶m b¶o sau khi thÊm xong chi tiÕt ®¹t ®−îc hµm l−îng c¸c bon vµ chiÒu s©u theo yªu cÇu. 2. Sö dông ®−îc nhiÒu lÇn, vÉn duy tr× ®−îc ho¹t tÝnh cña c¸c bon. 3. Tû träng cÇn nhá, gi¶m ®−îc träng l−îng; 4. TÝnh dÉn nhiÖt tèt ®Ó cã thÓ rót ng¾n thêi gian t¨ng nhiÖt ®é, thÊu nhiÖt , gi÷ nhiÖt ®é trong hép ®ång ®Òu. 5. ë nhiÖt ®é thÊm cã tÝnh co Ýt, ®é bÒn cao; 6. Kh«ng chøa c¸c t¹p chÊt cã h¹i nh− : S, P, ... Thùc chÊt qu¸ tr×nh thÊm c¸c bon lµ t¹o ra mét líp c¸c bon ho¹t tÝnh n»m trong hép kÝn gi÷a c¸c khe hë cña c¸c chÊt thÊm ë trong hép. ë nhiÖt ®é thÊm kho¶ng 900 - 950 oC «xy t¸c dông víi c¸c bon t¹o thµnh khÝ CO, nh−ng ë nhiÖt ®é nµy kh«ng æn ®Þnh vµ tiÕp tôc « xy ho¸ ®Ó trë thµnh CO2 vµ gi¶i phãng c¸c bon ho¹t tÝnh theo ph¶n øng : 2C + O2 ---> 2 CO 2CO ---> CO2 + C ( Ho¹t tÝnh ) C¸c chÊt muèi , chÊt kÝch thÝch thÊm c¸c bon còng sinh c¸c ph¶n øng t¹o ra c¸c bon ho¹t tÝnh : Na2CO3 ---> Na2O + CO2 CO2 + C ---> 2 CO BaCO3 ---> BaO + CO2 C¸c ph¶n øng trªn x¶y ra liªn tôc , t¹o nªn CO vµ liªn tiÕp sinh ra c¸c bon " C " ho¹t tÝnh ®Ó ®i vµo bÒ mÆt chi tiÕt cÇn thÊm. 37
§Æc ®iÓm cña thÊm c¸c bon ë thÓ r¾n lµ * Thao t¸c dÔ dµng, quy tr×nh kh«ng yªu cÇu chÆt chÏ; * ChÊt thÊm dÔ t×m; * Kh«ng ®ßi hái thiÕt bÞ ®Æc biÖt; * Ph¹m vi sö dông réng r·i; Nh−îc ®iÓm * Khã khèng chÕ chÊt l−îng thÊm; * C−êng ®é lao ®éng cao, ®iÒu kiÖn lao ®éng nÆng nhäc : bôi nhiÒu, nhiÖt ®é cao, ... lµm ¶nh h−ëng ®Õn søc khoÎ cña c«ng nh©n. * Thêi gian thÊm dµi, chi phÝ cho s¶n xuÊt sÏ lín; * Cã kh¶ n¨ng lµm cho thÐp cã tæ chøc h¹t to g©y khã kh¨n cho qu¸ tr×nh t«i. 3.6.3 ThÊm c¸c bon ë thÓ khÝ Ng−êi ta dïng trùc tiÕp c¸c chÊt khÝ CO, CH4 ®Ó thÊm. CH4 2H2 + C ( d¹ng nguyªn tö) Khi thÊm chØ cÇn 3 - 5 % CH4 ë trong kh«ng khÝ (nång ®é kho¶ng 0,8 - 1 % . §ã lµ −u ®iÓm næi bËt cña thÊm c¸c bon ë thÓ khÝ. Khi thÊm b»ng khÝ CO th× yªu cÇu ®é tinh khiÕt cña CO lµ > 90% ¦u ®iÓm cña thÊm c¸c bon ë thÓ khÝ : • N¨ng suÊt cao, thêi gian thÊm t−¬ng ®èi ng¾n; • ChÊt l−îng tèt, ®¶m b¶o nång ®é c¸c bon quy ®Þnh cho líp thÊm; • DÔ c¬ khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸ nªn c¶i thiÖn ®−îc ®iÒu kiÖn lµm viÖc trong m«i tr−êng ®éc h¹i. 3.6.4 ThÊm c¸c bon ë thÓ láng ChØ ¸p dông cho nh÷ng chi tiÕt bÐ v× n¨ng suÊt thÊp, ®iÒu kiÖn lao ®éng nÆng nhäc. C¸c chi tiÕt m¸y sau khi thÊm ®−îc tiÕn hµnh t«i 1 hoÆc 2 lÇn sau ®ã ram. §é cøng trªn bÒ mÆt ®¹t pho¶ng 60-63 HRC trong lâi cã ®é cøng 30-40 HRC. 3.7 ThiÕt bÞ nhiÖt luyÖn ThiÕt bÞ nhiÖt luyÖn bao gåm c¸c lo¹i thiÕt bÞ nung giö vµ kh«ng chÕ nhiÖt ®é, dông cô phôc vô cho qu¸ tr×nh cÊp ph«i liÖu lÊy ph«i liÖu sau khi nung, ... ë ®©y chóng ta chØ quan t©m ®Õn c¸c lo¹i thiÕt bÞ nung hay c¸c lo¹i lß nung ph«i khi nhiÖt luyÖn. Yªu cÇu ®èi víi thiÕt bÞ nung • Khèng chÕ nhiÖt ®é chÝnh x¸c ; ( sai lÖch cho phÐp trong kho¶ng tõ 5 - 10 oC). • NhiÖt ®é nung ph¶i ®ång ®Òu trong ph¹m vi lµm viÖc. • M«i tr−êng khÝ lß ph¶i Ýt bÞ « xy ho¸ vµ Ýt tho¸t c¸c bon. • Ýt ®éc h¹i, ®¶m b¶o an toµn khi lµm viÖc; • VËn hµnh dÔ dµng, dÔ c¬ khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸ ; Ph©n lo¹i lß nhiÖt luyÖn : • Theo c«ng dông : Lß ®Ó ñ , t«i, ram, th−êng ho¸ kim lo¹i,... • Dùa vµo kho¶ng nhiÖt ®é cña lß mµ mçi lo¹i lß cã thÓ cã nhiÒu chøc n¨ng nh− lß ®Ó t«i, th−êng ho¸, ... §a sè c¸c lo¹i lß buång cã nhiÖt ®é cao trªn 950oC cho nªn cã thÓ sö dông ®Ó t«i, ñ, ram, ... • Theo ph−¬ng thøc lµm viÖc th× cã lß lµm viÖc gi¸n ®o¹n vµ lß liªn tôc. • Theo nguån nhiÖt th× cã : 38
• Lß ®iÖn : Lß ®iÖn trë, lß c¶m øng hay lß cao tÇn, • Lß nhiÖt luyÖn trong chÊt ®iÖn ph©n : nh− lß muèi hai cùc, lß muèi ba cùc,... • Lß ®èt : lß ®èt than ( nhiªn liÖu r¾n ), lß ®èt dÇu ( nhiªn liÖu láng ) lß ®èt b»ng nhiªn liÖu khÝ nh− c¸c lo¹i khÝ ®èt. • Theo h×nh thøc bè trÝ lß cã lo¹i lß ®èt trùc tiÕp, lß ph¶n x¹, ... • Theo m«i tr−êng truyÒn nhiÖt : cã lß truyÒn nhiÖt lµ kh«ng khÝ, lß truyÒn nhiÖt b»ng khÝ b¶o vÖ, khÝ ch¸y, lß dÇu, lß muèi ®iÖn ph©n, ... §Æc tÝnh kü thuËt mét sè lß nhiÖt luyÖn B¶ng 3-1 Tªn lß Ký U P T max C«ng dông M«i tr−êng o hiÖu C nung nãng V KW/h 650 Lß giÕng H31T 380 24 650 Ram thÊp, ram LX cao,... Lß buång ®iÖn H15T 380 15 1200 T«i ram, ñ , thÊm Kh«ng khÝ trë c¸c bon Lß buång ®iÖn H60 380 60 1200 T«i ram, ñ , thÊm Kh«ng khÝ trë c¸c bon Lß muèi hai C25T 380 25 850 cùc Lß muèi ba CBC - 380 35 1300 T«i thÐp hîp kim, 100 % BaCl2 cùc 35/13 thÐp giã, dông cô c¾t S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o mét sè lß th«ng dông trong nhiÖt luyÖn. Lß buång ®iÖn trë H×nh 3-8 S¬ ®å nguyªn lý lß buång ®iÖn trë 1 - G¹ch chÞu löa; 2 - D©y ®iÖn trë; 3 - Chi tiÕt cÇn nung; 4 - TÊm lãt kim lo¹i ®¸y b»ng thÐp chÞu nhiÖt; Lß muèi hai cùc 39
H×nh 3-9 S¬ ®å nguyªn lý lß muèi hai cùc . 1 - §iÖn cùc; 2 - Buång nung; 3 - G¹ch chÞu löa; 4 - Bét c¸ch nhiÖt; 5 - G¹ch c¸ch nhiÖt; 6 - Vá thÐp b¶o vÖ Lß muèi ba cùc H×nh 3-10 S¬ ®å nguyªn lý lß muèi ba cùc 1 - §iÖn cùc; 2 - Buång nung; 3 - G¹ch chÞu löa; 4 - Bét c¸ch nhiÖt; 5 - G¹ch c¸ch nhiÖt; 6 - Vá thÐp b¶o vÖ 40
H×nh 3-7 S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o t−êng lß 1 - Buång nung; 2 - G¹ch chÞu nhiÖt; 3 - Bét c¸ch nhiÖt; 4 - G¹ch c¸ch nhiÖt; 5 - Vá thÐp b¶o vÖ 41
ch−¬ng 4 kh¸i niÖm chung vÒ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®óc 4.1. Thùc chÊt, ®Æc ®iÓm vμ c«ng dông cña s¶n xuÊt ®óc 4.1.1. Thùc chÊt qu¸ tr×nh ®óc: §óc kim lo¹i lµ ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o c¸c chi tiÕt b»ng c¸ch rãt kim lo¹i láng vµo khu«n cã h×nh d¹ng, kÝch th−íc ®· ®−îc ®Þnh h×nh tr−íc theo yªu cÇu, sau khi ®«ng ®Æc ta ®−îc vËt ®óc. 4.1.2 S¬ ®å qóa tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o vËt ®óc : Bé phËn Bé phËn kü thuËt kü thuËt NÊu ch¶y Pha chÕ hæn ChÕ t¹o ChÕ t¹o Pha chÕ hçn Kim lo¹i hîp lµm khu«n bé mÉu hép lâi hîp lµm lâi Lµm khu«n Lµm lâi S Êy khu«n S Êy lâi L¸p r¸p khu«n lâi §Ì khu«n - Rãt kim lo¹i láng vµo khu«n Gang håi liÖu Th¸o dì khu«n, lâi Lµm s¹ch vËt ®óc VËt ®óc háng ®em nÊu l¹i KiÓm tra Giao hµng chÊt l−îng vËt ®óc H×nh 4-1 S¬ ®å qu¸ tr×nh chÕ t¹o vËt ®óc 43
4.1.3 §Æc ®iÓm : • Ph−¬ng ph¸p ®óc cã thÓ chÕ t¹o s¶n phÈm tõ c¸c lo¹i vËt liÖu kh¸c nhau : kim lo¹i ®en ( ®óc gang, ®óc thÐp, ... §óc kim lo¹i mµu : ®óc nh«m, ®óc ®ång, ®óc vËt liÖu phi kim lo¹i : ®óc c¸c t−îng tõ th¸ch cao,... VËt ®óc cã thÓ tõ vµi gam ®Õn hµng tÊn nh− c¸c th©n m¸y bóa, c¸c bÖ m¸y,... ChÕ t¹o ®−îc vËt ®óc cã h×nh d¹ng, kÕt cÊu phøc t¹p nh− th©n m¸y c«ng cô, vá ®éng c¬ v.v...mµ c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c khã gia c«ng hoÆc kh«ng chÕ t¹o ®−îc (vÝ dô : vá ®éng c¬, c¸c bÖ m¸y, th©n m¸y...) • §é chÝnh x¸c vÒ h×nh d¸ng, kÝch th−íc vµ ®é bãng kh«ng cao (cã thÓ ®¹t cao nÕu ®óc ®Æc biÖt nh− ®óc ¸p lùc). • Cã thÓ ®óc ®−îc nhiÒu líp kim lo¹i kh¸c nhau trong mét vËt ®óc. • Gi¸ thµnh chÕ t¹o vËt ®óc rÎ v× vèn ®Çu t− Ýt, tÝnh chÊt s¶n xuÊt linh ho¹t, n¨ng suÊt t−¬ng ®èi cao. Cã kh¶ n¨ng c¬ khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸. • §óc còng ®−îc sö dông trong viÖc chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm mang tÝnh nghÖ thuËt, trang trÝ : ch©n èp trô ®iÖn, chu«ng nhµ thê, ®óc t−îng ®µi... Nh−îc ®iÓm : • Tèn kim lo¹i cho hÖ thèng rãt, ®Ëu ngãt, ®Ëu h¬i vµ do chiÒu dµy thµnh vËt ®óc lín. • DÔ g©y ra nh÷ng khuyÕt tËt nh−: thiÕu hôt, rç khÝ, ngËm xû, thiªn tÝch, ch¸y c¸t v.v... • §iÒu kiÖn lµm viÖc nÆng nhäc, n¨ng suÊt kh«ng cao. • KiÓm tra khuyÕt tËt bªn trong vËt ®óc khã kh¨n, ®ßi hái thiÕt bÞ hiÖn ®¹i. 1.1.4 øng dông : §óc ®−îc øng dông kh¸ réng r·i trong thùc tÕ ®Ó: • S¶n xuÊt hµng tiªu dïng : soong, ch¶o, th×a... • ChÕ t¹o c¸c bÖ m¸y : nh− th©n m¸y bóa h¬i, th©n m¸y tiÖn, vá hoÆp gi¶m tèc, vá m«t¬, ghi lß,... • ChÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y : Piston, Xylanh, b¸nh r¨ng, b¸nh ®µ, b¸nh l¸i,... 4.1.5 Ph©n lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p ®óc : a. §óc trong khu«n c¸t : • Theo lo¹i mÉu : §óc b»ng mÉu gç, b»ng mÉu kim lo¹i, b»ng d−ìng quay, b»ng mÉu nhùa,... • Theo vËt liÖu lµm khu«n : Hæn hîp c¸t - sÐt , hçn hîp c¸t xi m¨ng, hçn hîp lµm khu«n víi n−íc thuû tinh. • Khu«n b»ng g¹ch sa mèt (khu«n ®óc 1 lÇn vµ khu«n b¸n vÜnh cöu) b. C¸c ph−¬ng ph¸p ®óc ®Æc biÖt : • §óc trong khu«n kim lo¹i, ®óc d−íi ¸p lùc, ®óc li t©m, ®óc trong khu«n mÉu ch¶y, ®óc trong khu«n vá máng, ®óc liªn tôc v.v... Tuú theo c¸c d¹ng s¶n xuÊt mµ cã c¸c ph−¬ng ph¸p phï hîp. nh−ng 44
nh×n chung ph−¬ng ph¸p ®óc trong khu«n c¸t vÉn rÊt phæ biÕn. 4.2 C¸c bé phËn chÝnh cña mét khu«n ®óc b»ng c¸t: 1.2.1. Khu«n ®óc : Lµ hÖ thèng c¸c bé phËn t¹o ra lç rçng ( gäi lµ lßng khu«n ) ®Ó khi rãt kim lo¹i láng vµo sÏ ®iÒu ®Çy, ®«ng ®Æc vµ t¹o nªn nh÷ng chi tiÕt cã h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc theo yªu cÇu. Khu«n ®óc lµ mét bé phËn quan träng ®Ó t¹o nªn lßng khu«n. Th«ng th−êng khu«n ®óc ®−îc t¹o bëi hai nöa hßm khu«n : nöa hßm khu«n trªn vµ nöa hßm khu«n d−íi. Nöa hßm khu«n d−íi th−êng ®−îc lµm ngay trªn nÒn x−ëng. Hai nöa hßm khu«n ®−îc liªn kÕt víi nhau b»ng c¸c chèt ®Þnh vÞ. Ngoµi ra khu«n ®óc cßn cã c¸c bé phËn chÝnh nh− : HÖ thèng rãt, ®Ëu h¬i, ®Ëu ngãt, lç xiªn h¬i,... 1 2 3 7 8 4 5 6 9 10 H×nh 1-1 S¬ ®å cÊu t¹o mét khu«n ®óc 2 n÷a ( khu«n c¸t ) 1 - Hßm khu«n trªn; 2,6 - Hæn hîp lµm khu«n; 3- §Ëu h¬i vµ ®Ëu ngãt; 4 - Chèt ®Þnh vÞ hai nöa hßm khu«n; 5 -Nöa hßm khu«n d−íi; 7 - Lç xiªn h¬i; 8- HÖ thèng rãt; 9 - Lâi; 10- Lßng khu«n. HÖ thèng rãt lµ hÖ thèng c¸c bé phËn ®Ó rãt kim lo¹i láng vµo lßng khu«n. hÖ thèng rãt gåm cã : cèc rãt (cèc rãt th−êng, cèc rãt cã mµng ng¨n, cèc rãt cã mµng läc xû,...) , èng rãt, r·nh dÉn kim lo¹i láng, r·nh läc xû. H×nh d¹ng vµ kÝch th−íc cña chóng ®−îc lùa chän vµ bè trÝ hîp lÝ khi lµm khu«n. §Ëu h¬i ®Ëu ngãt : §Ëu h¬i th−êng ®−îc bè trÝ ë n¬i cao nhÊt cña khu«n ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn cho qóa tr×nh tho¸t khÝ tõ lßng khu«n ra ngoµi dÔ dµng. §Ëu ngãt th−êng ®−îc bè trÝ ë nh÷ng n¬i tËp trung kim lo¹i ®Ó bï ®Êp kim lo¹i bÞ thiÕu hôt do co ngãt. Lç xiªn h¬i t¹o ®iÒu kiÖn tho¸t khÝ dÔ dµng. Bé mÉu : bao gåm tÊm mÉu, mÉu vËt ®óc (mÉu chÝnh), mÉu ®Ëu h¬i, mÉu ®Ëu ngãt, mÉu hÖ thèng rãt (Cèc rãt, èng rãt, r·nh läc xû, r·nh dÉn). MÉu vËt ®óc t¹o nªn h×nh d¹ng bªn ngoµi vËt ®óc (Tuú theo lo¹i vËt ®óc mµ cã thÓ g¾n thªm gèi lâi,..) 45
Lâi : lµ bé phËn t¹o nªn lç rçng bªn trong vËt ®óc. H×nh d¹ng bªn ngoµi cña lâi lµ h×nh d¹ng bªn trong cña vËt ®óc. Lâi th−êng cã r·nh tho¸t khÝ, x−¬ng cøng v÷ng, gèi lâi. Lâi th−êng ®−îc chÕ t¹o trong hép lâi. Hép lâi : dïng ®Ó chÕ t¹o lâi, h×nh d¹ng bªn trong cña hép lâi lµ h×nh d¹ng bªn ngoµi cña lâi. MÉu vµ hép lâi : cã thÓ dïng ®−îc mét lÇn, nhiÒu lÇn. Khi chÕ t¹o mÉu, hép lâi ph¶i tÝnh ®Õn ®é co ngãt cña kim lo¹i, tÝnh ®Õn l−îng d− cÇn gia c«ng c¬ hay c¸c yªu cÇu kh¸c vÒ ®é chÝnh x¸c , ®é bãng,... ChÝnh v× thÕ, kÝch th−íc cña mÉu vµ hép lâi ph¶i ®−îc thiÕt lËp dùa trªn kÝch th−íc cña chi tiÕt. Bé mÉu vµ hép lâi ®−îc chÕ t¹o tõ c¸c lo¹i vËt liÖu gç, kim lo¹i, chÊt dÎo hoÆc c¸c chÊt phi kim lo¹i kh¸c (xi m¨ng, th¹ch cao...) Gèi mÉu dïng ®Ó t¹o nªn chç tùa cña gèi lâi, gi÷ cho lâi ®øng v÷ng trong lßng khu«n. TÊm mÉu : dïng ®Ó kÑp mÉu khi lµm khu«n . Khu«n vµ lâi ®−îc chÕ t¹o b»ng tay hoÆc b»ng m¸y. Khu«n ®−îc lµm trong hai hßm khu«n, trªn nÒn x−ëng hay b»ng c¸c lo¹i khu«n ®Æc biÖt kh¸c nh− khu«n kim lo¹i,... Ngoµi ra khi lµm khu«n ng−êi ta cßn cã thÓ ®Æt vËt lµm nguéi, g©n cøng v÷ng cho khu«n, lâi,.. §Ó lµm khu«n cÇn cã mÉu, hép lâi, hßm khu«n vµ c¸c dông cô kh¸c... Lâi : lµ bé phËn t¹o nªn lç rçng bªn trong vËt ®óc. H×nh d¹ng bªn ngoµi cña lâi lµ h×nh d¹ng bªn trong cña vËt ®óc. Lâi th−êng cã r·nh tho¸t khÝ, x−¬ng cøng v÷ng, gèi lâi. Lâi th−êng ®−îc chÕ t¹o trong hép lâi. Hép lâi : dïng ®Ó chÕ t¹o lâi, h×nh d¹ng bªn trong cña hép lâi lµ h×nh d¹ng bªn ngoµi cña lâi. MÉu vµ hép lâi : cã thÓ dïng ®−îc mét lÇn, nhiÒu lÇn. Khi chÕ t¹o mÉu, hép lâi ph¶i tÝnh ®Õn ®é co ngãt cña kim lo¹i, tÝnh ®Õn l−îng d− cÇn gia c«ng c¬ hay c¸c yªu cÇu kh¸c vÒ ®é chÝnh x¸c , ®é bãng,... ChÝnh v× thÕ, kÝch th−íc cña mÉu vµ hép lâi ph¶i ®−îc thiÕt lËp dùa trªn kÝch th−íc cña chi tiÕt. Bé mÉu vµ hép lâi ®−îc chÕ t¹o tõ c¸c lo¹i vËt liÖu gç, kim lo¹i, chÊt dÎo hoÆc c¸c chÊt phi kim lo¹i kh¸c ( xi m¨ng, th¹ch cao...) Gèi mÉu dïng ®Ó t¹o nªn chç tùa cña gèi lâi, gi÷ cho lâi ®øng v÷ng trong lßng khu«n. TÊm mÉu : dïng ®Ó kÑp mÉu khi lµm khu«n . Khu«n vµ lâi ®−îc chÕ t¹o b»ng tay hoÆc b»ng m¸y. Khu«n ®−îc lµm trong hai hßm khu«n, trªn nÒn x−ëng hay b»ng c¸c lo¹i khu«n ®Æc biÖt kh¸c nh− khu«n kim lo¹i,... Ngoµi ra khi lµm khu«n ng−êi ta cßn cã thÓ ®Æt vËt lµm nguéi, g©n cøng v÷ng cho khu«n, lâi,.. §Ó lµm khu«n cÇn cã mÉu, hép lâi, hßm khu«n vµ c¸c dông cô kh¸c... 4.3 Hçn hîp lμm khu«n vμ lμm lâi 46
Hçn hîp lµm khu«n vµ lµm lâi gåm: c¸t, ®Êt sÐt, chÊt kÕt dÝnh, chÊt phô gia, n−íc v.v... Cã 2 lo¹i: lo¹i cò (®· dïng) vµ lo¹i míi chÕ t¹o. C¸t chiÕm tû lÖ cao nhÊt trong hæn hîp lµm khu«n lâi (90% cã khi ®Õn 97-98%). 4.3.1: Yªu cÇu ®èi víi hçn hîp lµm khu«n vµ lµm lâi Hçn hîp lµm khu«n lâi cÇn cã nh÷ng tÝnh chÊt sau: a - TÝnh dÎo: Lµ kh¶ n¨ng biÕn d¹ng vÜnh cöu cña nã sau khi bá t¸c dông cña ngo¹i lùc. TÝnh dÎo t¨ng khi n−íc trong hçn hîp t¨ng ®Õn 8%, ®Êt sÐt vµ chÊt dÝnh t¨ng, c¸t cã kÝch th−íc h¹t nhá. b - §é bÒn: Lµ kh¶ n¨ng chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc mµ kh«ng bÞ ph¸ huû. §é bÒn t¨ng khi h¹t c¸t nhá, kh«ng ®ång ®Òu vµ s¾c c¹nh, ®é mÞn chÆt cña hçn hîp t¨ng, l−îng ®Êt sÐt t¨ng, l−îng n−íc t¨ng ®Õn 8 %. • Khu«n t−¬i cã søc bÒn nÐn ≤ (6÷8) N/ cm2. • Khu«n kh« cã søc bÒn nÐn ≤ (8÷30) N/ cm2. • Khi nhiÖt ®é t¨ng ®Õn 9000C th× søc bÒn nÐn t¨ng 2÷3 lÇn §Ó ®¸nh gi¸ ®é bÒn ta dïng giíi h¹n bÒn nÐn, ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau : P σ= (N/ cm2) F víi : P - lùc nÐn; F- diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña mÉu ®em thö c - TÝnh lón: lµ kh¶ n¨ng gi¶m thÓ tÝch cña nã khi chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc. TÝnh lón cÇn thiÕt ®Ó vËt ®óc kh«ng bÞ c¶n trë khi ®«ng ®Æc, tr¸nh ®−îc hiÖn t−îng nøt nÎ, c«ng vªnh. TÝnh lón t¨ng khi dïng c¸t s«ng h¹t to, l−îng ®Êt sÐt Ýt, chÊt kÕt dÝnh Ýt vµ khi t¨ng c¸c chÊt phô nh− mïn c−a, r¬m vôn, ph©n tr©u bß kh«,... d - TÝnh th«ng khÝ: lµ kh¶ n¨ng cho phÐp khÝ tho¸t ra ngoµi qua c¸c kÎ hë nhá gi÷a nh÷ng h¹t c¸t cña hçn hîp. TÝnh th«ng khÝ cÇn cã ®Ó vËt ®óc kh«ng bÞ ræ khÝ. TÝnh th«ng khÝ t¨ng khi h¹t c¸t to vµ ®Òu, l−îng ®Êt sÐt vµ chÊt kÕt dÝnh Ýt, ®é dÇm chÆt cña hçn hîp gi¶m, chÊt phô nhiÒu vµ l−îng n−íc < 4 %. §Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng tho¸t khÝ cña hçn hîp lµm khu«n, ng−êi ta dïng ®é Q. L 509,5 th«ng khÝ K: K= = 100. F . P. t p.t víi: Q : l−îng th«ng khÝ thæi qua mÉu (cm3). L : chiÒu cao cña mÉu (cm). F : diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña mÈu (cm2 ) P : ¸p suÊt cña khÝ tr−íc khi qua mÉu (N/ cm2 ) t : thêi gian kh«ng khÝ tho¸t qua mÉu (phót ) 3 Trong thùc nghiÖm, ng−êi ta lÊy: Q = 2000 cm ; L = 50 mm; D = 50 mm, do ®ã khi thÝ nghiÖm chØ cÇn x¸c ®Þnh thêi gian kh«ng khÝ tho¸t qua mÉu. G - TÝnh bÒn nhiÖt: 47